Formación de cristales de berilio (esmeralda). Foto: Nastya22 / Shutterstock

Hasta ahora, los libros de texto nos explicaban que el agua puede comportarse como líquido, como gas o como sólido en función de su temperatura. Un equipo de investigadores acaba de encontrar un cuarto estado de la materia en el que el agua desafía las leyes de la física tradicional y comienza a regirse por la física cuántica.

Ese estado de la materia es el que tiene lugar cuando el agua queda atrapada dentro de hendiduras extremadamente pequeñas como dentro de minerales o en algunas paredes celulares. Los científicos del Departamento de Energía de Estados Unidos en el Laboratorio Nacional Oak Ridge responsables de su descubrimiento la llaman tunelización (tunneling).

Ilustración: Jeff Scovil / Oak Ridge

El equipo ha descubierto que, cuando el agua queda atrapada en huecos de un tamaño inferior a los 5 angstroms (un angstrom es la diez mil millonésima parte de un metro. En un centímetro caben 100 millones de angstroms) sus moléculas comienzan a comportarse de manera extraña y nunca antes vista. Según Alexander Kolesnikov, uno de los autores del estudio que acaba de publicarse en Physical Review Letters:

A bajas temperaturas, esta tunelización del agua exhibe un movimiento de tipo cuántico a través de las paredes potenciales que no debería existir en la física clásica. Los átomos de oxígeno e hidrógeno de la molécula de agua se deslocalizan y comienzan a estar presentes de forma simultánea en todas sus seis posiciones simétricas al mismo tiempo. Es uno de esos fenómenos que solo ocurren en mecánica cuántica y no tienen equivalente en nuestra experiencia cotidiana.

Para comprobar este comportamiento a nivel molecular, el equipo ha estudiado agua atrapada en los pequeños conductos hexagonales del berilio, un mineral que, en su forma preciosa da lugar a las gemas denominadas esmeraldas. El descubrimiento es tan poco común que aún no saben con seguridad cuáles serán sus implicaciones. De momento, permitirá estudiar con mucho más detalle el comportamiento del agua en estructuras muy pequeñas como algunas paredes celulares. [Physical Review Letters vía Oak Ridge National Laboratory]


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